Vrty pre tepelné čerpadlá a vhodné podložie
O energetickom potenciáli ukrytom pod zemským povrchom asi nikto z nás nepochybuje. Príroda nás o ňom presviedča vo forme majestátnych gejzírov alebo termálnych prameňov. Na prvý pohľad nespútaná energia sa dá veľmi elegantne využiť na zabezpečenie vykurovania alebo teplej úžitkovej vody, a to nielen pre rodinné domy, ale aj pre veľké priemyselné a administratívne priestory. Na daný účel boli vyvinuté tepelné čerpadlá typu zem-voda, ktoré využívajú geotermálne teplo na vykurovanie obytných priestorov.
Hlavnou výhodou daného typu tepelného čerpadla je veľmi dobrá stálosť prevádzky vyplývajúca z málo meniacich sa prevádzkových podmienok. Teplota pôdy približne 20 m pod zemským povrchom dosahuje celoročne stálu teplotu okolo 10 °C. Táto teplota ďalej narastá o 1 °C približne každých 30 metrov. Hĺbka vrtov pre tepelné čerpadlá sa vo všeobecnosti pohybuje v rozmedzí 50 – 150 m, výnimočne môže dosahovať hĺbku 200 m.
Okrem vynikajúcich prevádzkových parametrov majú oproti iným typom tepelných čerpadiel ďalšiu neodmysliteľnú výhodu – minimálna zastavaná plocha. Ak tepelné čerpadlo využívajúce teplo zo zemného vrtu porovnáme napríklad s tiež veľmi rozšíreným typom využívajúcim plošné zemné kolektory, zistíme, že dané čerpadlo je možné inštalovať bez toho, že by sme väčšou mierou poškodili alebo ovplyvnili napríklad dvor alebo trávnik. Ak sa so zemným vrtom počíta už pri projektovaní stavby, je možné ho dokonca umiestniť aj pod budovu.
Keďže strojné a mechanické časti sú pre všetky typy tepelných čerpadiel takmer zhodné, vyššiu cenu spôsobuje realizácia vrtu. Práve kvôli tomu je správne naprojektovaný a zhotovený hĺbkový vrt kľúčom k čo najkratšej dobe návratnosti a spokojnosti investora. Ďalšie navýšenie nákladov môže spôsobovať administratívne zaťaženie, pretože v závislosti od lokality a hĺbky vrtu môže investorovi vzniknúť napríklad povinnosť stavebného povolenia alebo oznamovacia povinnosť banskému úradu.
Inštalácia a vrt pre tepelné čerpadlo
Samotný vrt musí byť naprojektovaný a zhotovený odborne. Vo vrte sú umiestnené plastové potrubia v tvare písmena U. V potrubí prúdi teplonosné médium, ktorým je nemrznúca kvapalina (väčšinou voda s pridaním nemrznúcej zmesi). Po inštalácií rúr do vrtu je následne vrt zaliaty najčastejšie zmesou bentonitu a cementu. Počet vrtov a ich hĺbka závisí od požadovaného výkonu tepelného čerpadla a od kombinácie geologických a hydrologických podmienok v danej lokalite. Pre bežné rodinné domy zvyčajne postačujú jeden až dva vrty. Vrty sú od seba umiestnené približne 10 m, resp. 10 % z ich hĺbky, aby nedošlo k ich vzájomnému tepelnému ovplyvňovaniu.
Ideálne podložie
Na tepelný výkon zariadenia má významný vplyv hlavne saturácia (vlhkosť) podložia. Keďže tepelné podmienky v hĺbkach vrtov sú pre väčšinu územia veľmi podobné, kľúčovú úlohu zohráva spôsob, resp. intenzita odoberania tepla z okolia. Vzduch je veľmi dobrý tepelný izolant (teda veľmi zlý vodič), preto je intenzita prestupu tepla z pôdy do teplonosného média čerpadla v málo saturovaných podložiach pomerne nízka a na dosiahnutie požadovaného tepelného výkonu je nutná väčšia hĺbka vrtu.
V porovnaní so vzduchom je voda rádovo lepší tepelný vodič. Preto je intenzita prestupu tepla vo vysoko saturovaných pôdach omnoho väčšia a postačujúca hĺbka vrtov klesá. Projektant so skúsenosťami v danej oblasti dokáže podľa geologického rozboru a hydrogeologických podmienok určiť intenzitu prestupu tepla a vhodne naprojektovať nutnú hĺbku vrtu.
Kvalitné materiály a odbornosť
Tepelné čerpadlá typu zem-voda využívajúce hĺbkové vrty patria z technického hľadiska k tým najefektívnejším. Zároveň však vyžadujú aj väčšie investičné náklady. Ak sa investor rozhodne pre realizáciu práve tohto typu tepelného čerpadla, nemal by brať ohľad na cenové kompromisy. Prípadná porucha v systéme rozvodu teplonosného média spôsobená výberom nekvalitných materiálov alebo neodbornou inštaláciou sa odstraňuje len veľmi ťažko. Je to však oblasť, ktorú má technická prax už dobre zvládnutú.